議結(jié)構(gòu)防水板的做法

任 遷

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西大同 037000)

我國現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建設(shè)速度越來越快，而且市場(chǎng)上建筑越來越多樣性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)市場(chǎng)的變化和需求，同時(shí)力爭受力合理，投資最小，利益最大化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員才能永遠(yuǎn)立于不敗之地。高層建筑結(jié)構(gòu)地下室多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)多采用梁式或板式筏基，結(jié)構(gòu)防水也相應(yīng)由鋼筋混凝土筏基來承擔(dān)。這是我們過去常采用的方式。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，普通民眾對(duì)汽車的購買能力越來越強(qiáng)，地下車庫的需求便越來越大，在一二線城市，幾乎每個(gè)小區(qū)均設(shè)置地下汽車庫。由于地下車庫挖土方量較大，相應(yīng)成本就增大，于是人們都在提高品質(zhì)的同時(shí)，設(shè)法降低地下車庫的成本，在這種時(shí)代背景下柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板應(yīng)用而生，同時(shí)當(dāng)多層框架結(jié)構(gòu)建有地下室且有防水要求時(shí)，由于我們?cè)S多地方地下水位不高又無抗浮設(shè)計(jì)問題，如地基較好，也可以選用獨(dú)立基礎(chǔ)板的地下室做法，由于它的誕生時(shí)間不算長，我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)它的認(rèn)識(shí)還不是十分清楚，因而應(yīng)用時(shí)的誤區(qū)便越來越多。有時(shí)不能將錢花在“刀刃”上，下面就防水板的問題談一下我的看法。

1 有關(guān)地下水的認(rèn)識(shí)

地下室或基礎(chǔ)位于地下水位以下時(shí)，應(yīng)作防水及抗水設(shè)計(jì)。這項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)與地下水的類型有關(guān)。地下水的類型主要有:上層滯水、潛水、層間水(或承壓水)。1)上層滯水:由地上雨水或地下管道漏水下滲時(shí)，下滲的水受到不透水的粘性土層(即習(xí)慣上我們稱之為隔水層)的阻隔而形成的地下水，我們叫上層滯水，它一般均接近于地表處。上層滯水的特點(diǎn):a.地下水的水位及水量隨著季節(jié)性變化，雨季地下水量大，地下水位上升，旱季時(shí)則相反。b.無靜水壓力，不產(chǎn)生浮力;對(duì)上層滯水的措施:地下室及防水板只需考慮防水，可不考慮水壓力、浮力;施工時(shí)的降水就可采用明排水。2)潛水:場(chǎng)地內(nèi)有統(tǒng)一的自由水面，有統(tǒng)一水位標(biāo)高，范圍較大，一般地下臥隔水層的凹地。其特點(diǎn)是:a.地下水位隨季節(jié)的變化而變化;b.有靜水壓力和浮力;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施考慮靜水壓力及浮力，施工排水要有可靠的措施。3)層間承壓水:地下兩隔水層之間，該地下水一般均與河流或湖相連。其特點(diǎn)是:a.地下水位標(biāo)高依上部隔水層的標(biāo)高而定，不受季節(jié)影響;b.有水壓力及浮力。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水壓力及水浮力，施工時(shí)要有可靠的防水措施。綜上所述，當(dāng)?shù)叵率椅挥跐撍虺袎核畠?nèi)時(shí)，施工時(shí)必須降水至地下室地面以下，且必須在地下室及上部結(jié)構(gòu)完成至能抵消水浮力時(shí)不至于造成已施工部分上浮時(shí)，才能停止降水。抗浮計(jì)算按:已建部分結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值/水浮力標(biāo)準(zhǔn)值不小于 1.0。

2 獨(dú)基加防水板的認(rèn)識(shí)

獨(dú)基加防水板基礎(chǔ)是近年來形成的一種新型的基礎(chǔ)形式，由于其受力簡單、明確，且成本較低，因此受到建設(shè)單位的歡迎，在工程中的應(yīng)用較為普遍，下面我們來看一下它的受力特點(diǎn):

1)獨(dú)基加防水板結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)的荷載全部由獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)，防水板只用來抵抗水的浮力，按防水要求設(shè)置，不考慮防水板的地基承載力。這時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施減少柱基沉降對(duì)防水板的不利影響，在防水板下宜設(shè)一定厚度的易壓縮材料，我們?cè)谑┕ど铣２捎镁郾桨寤蛩缮⒔乖龋瑢?shí)際上松散焦渣材料不好找到，所以我們用聚苯板的比較多。我們常見許多工程概念不明確，防水板下沒有任何易壓縮材料，這時(shí)的防水板實(shí)際上是受力的，由于獨(dú)基的沉降受到諸多因素的影響，我們還無法從理論上算得清楚防水板的附加反力，因此有的資料上說防水板承受上部建筑自重的10%加水浮力，有的人則說防水板受上部建筑自重的20%加水浮力，說法不一，而且又無從考證，結(jié)構(gòu)受力不明確，我們還是不建議采取的。我們認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決不搞一些似是而非的東西。2)作用在防水板上的荷載:地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑重量qa，建筑物在使用的過程中，地下水位是變化的，防水板所受的浮力是變化的，它的大小將防水板分為以下幾種情況:a.當(dāng)qw≤(qs+qa)時(shí)，建筑物的重量將全部由獨(dú)立基礎(chǔ)傳給地基。此時(shí)要注意荷載應(yīng)為基本組合的設(shè)計(jì)值，水浮力起控制作用是設(shè)計(jì)值，而不是標(biāo)準(zhǔn)值。b.當(dāng)qw＞(qs+qa)時(shí)，此時(shí)防水板對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)底面的地基反力起一定的分擔(dān)作用，使獨(dú)立基礎(chǔ)底面的部分地基反力轉(zhuǎn)移到防水板上面，并以水浮力的形式直接作用在防水板上面，但要注意此時(shí)的獨(dú)立基礎(chǔ)的底部彎矩和剪力有增大的作用，水的浮力越大，這種作用越大。c.在獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板的受力中，防水板是一種復(fù)雜的板類結(jié)構(gòu)，它隨著荷載情況的變化而支撐情況變化。當(dāng)qw≤(qs+qa)時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)對(duì)其不起支撐作用，防水板的重量及其上部建筑重量均直接傳給地基。當(dāng)qw＞(qs+qa)時(shí)防水板在水的浮力作用下，將凈水浮力qw－(qs+qa)傳給獨(dú)立基礎(chǔ)，并加大了獨(dú)立基礎(chǔ)的彎矩?cái)?shù)值。3)計(jì)算方法:在獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板的計(jì)算中，我們應(yīng)將獨(dú)立基礎(chǔ)及防水板分開單獨(dú)計(jì)算。a.防水板的計(jì)算，防水板的簡化計(jì)算可將防水板看成是四角支撐在獨(dú)立基礎(chǔ)的雙向板，支撐長度與獨(dú)立基礎(chǔ)的尺寸有關(guān)，此時(shí)防水板可看作為支撐在獨(dú)立基礎(chǔ)的復(fù)雜受力的雙向板，此時(shí)應(yīng)注意分項(xiàng)系數(shù)的確定，當(dāng)?shù)叵滤蛔兓淮髸r(shí)，水浮力就按永久荷載考慮，按1.35取用，當(dāng)?shù)叵滤蛔兓^大時(shí)，水浮力按活荷載考慮，取用1.4，重力荷載按不利情況取用。計(jì)算理論的選用:選用復(fù)雜樓板有限元計(jì)算，無梁樓蓋雙向板計(jì)算。b.獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算，這項(xiàng)計(jì)算主要是當(dāng)qw＞(qs+qa)時(shí)，實(shí)際上獨(dú)立基礎(chǔ)由兩部分組成，一是基底均布荷載作用下獨(dú)立基礎(chǔ)的內(nèi)力，二是計(jì)算防水板對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的基底邊緣反力引起的附加內(nèi)力的計(jì)算，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，結(jié)合獨(dú)立基礎(chǔ)底面反力的分塊原則，進(jìn)行周邊荷載作用下獨(dú)立基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算，MA=［qe(b－d)/2+me］l，剪力 Va=qel。

3 構(gòu)造要求

實(shí)際施工時(shí)應(yīng)確保構(gòu)造上與設(shè)計(jì)相符，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)想，防水板設(shè)軟墊層，促使防水板不承擔(dān)或承擔(dān)最少量的地基反力，同時(shí)還應(yīng)具有以下特點(diǎn):1)軟墊層應(yīng)能承擔(dān)防水板混凝土澆灌時(shí)的重量及其施工荷載，并確保在混凝土凝固前不產(chǎn)生過大的變形。2)軟墊層應(yīng)具有一定的變形能力，避免防水板承擔(dān)過大的地基反力，近年來由于聚苯板的應(yīng)用普遍，貨源充足，施工方便且價(jià)格低廉，在工程中獲得比較滿意的技術(shù)效果。軟墊層的厚度可根據(jù)獨(dú)立基礎(chǔ)邊緣的地基沉降數(shù)值確定。

4 設(shè)計(jì)誤區(qū)及建議

1)現(xiàn)在最大的設(shè)計(jì)誤區(qū)就是地基承載力的深度修正的問題，現(xiàn)在不少資料上有這樣一種說法:筏基及有整體防水板的獨(dú)立基礎(chǔ)，其深度修正一律從室外地面算起，其修正的原理是地基承載力修正實(shí)際上對(duì)基礎(chǔ)周邊超載的壓重作用，它能夠有效約束基礎(chǔ)周邊土的隆起，抵抗土體向兩邊滑出。因?yàn)橐?guī)范原來的計(jì)算公式是在淺層平板載荷試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的。再看我們防水板的受力，我們采取的措施是使防水板不受力或少受力，這時(shí)如果我們采取從室外地面修正的做法是錯(cuò)誤的，這個(gè)深度應(yīng)是軟墊層下實(shí)際反力標(biāo)準(zhǔn)值QK來確定基礎(chǔ)的等效埋深，而實(shí)際反力標(biāo)準(zhǔn)值為防水板自重、地下室地面建筑重量及地下室地面的活荷載。這個(gè)值是沒有多少的，不能按室外地面來修正的。2)我們?cè)S多地方的地下水位較高，這種基礎(chǔ)實(shí)際上是防潮板加獨(dú)立基礎(chǔ)，防潮板的標(biāo)高可根據(jù)具體情況而定，當(dāng)防潮板的位置在地下室地面標(biāo)高處時(shí)，與獨(dú)基脫離，防潮板變?yōu)榉墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件，可不考慮其對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的影響，框架柱在相應(yīng)標(biāo)高處留“胡子筋”。綜上所述，正確理解獨(dú)基加防水板的受力，合適的計(jì)算理論并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，才能設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工相互配合，降低工程造價(jià)，才能做到事半功倍的效果，才能取得好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］GB 50007-2011，建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］李國勝.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)禁忌及實(shí)例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］張維斌.多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)釋疑及工程實(shí)例［M］.第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［4］建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［5］朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［6］姜學(xué)詩.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答實(shí)錄［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012.